一种全固态电池及其集流器和制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种全固态电池及其集流器和制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，在锂离子电池中，由于大量使用酯类、醚类等易燃的有机电解液，存在严重的安全隐患，当电池因为任何原因短路时，电池内能量会在短时间以热的形式释放出来，点燃这些作为溶剂的醚类，引发爆炸。以固体电解质替代有机电解液的全固态锂电池，在解决传统锂离子电池容量偏低和使用寿命偏短这两个关键问题的同时，有望彻底解决电池的安全性问题，因而固体电解质取代传统液体有机电解液的全固态锂电池正吸引越来越多的关注。
[0003]在以硫化物材料为固体电解质的全固态锂电池中，虽然固体电解质的室温离子电导率已经较高，但是整体电池的容量仍然不高，循环性衰减比较严重。经过研究发现，全固态电池中界面对于电池整体性能影响非常关键，这个界面不光仅仅指活性物质与固态电解质的界面，还包括活性物质层与集流器的界面。现有的文献报道一般都是关注与前者，而忽略了后者对电池性能的影响，因而由于性能和工艺的问题导致全固态电池实用化上面还是存在一定的问题。目前，电池在组装过程中，一般在电池极芯正负极端面设置集流器组件，集流器主要起集流的作用，能有效的降低电池内阻，提高单体电池放电一致性及电池组的大电流放电性能。而全固态电池由于采用无机化合物，具有易裂易脆等特征，因而集流器采用比较厚的不锈钢为集流器，这样会导致活性物质层与集流器之间的电接触问题，特别是无外加压力的状态下，这个问题导致电池无法充放电。
【发明内容】
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种全固态电池及其集流器和制备方法。
[0005]本发明的目的之一是提供一种能够与正负极层完好紧密的附着在一起，保证正负极层与集流器的电接触，能够大幅度的降低集流器与活性层的接触电阻(界面阻抗)，提升电池的倍率性能，能够增强电芯的稳定性等特点的全固态电池用集流器。
[0006]本发明全固态电池用集流器所采取的技术方案是:
[0007]—种全固态电池用集流器，其特点是:全固态电池用集流器为泡沫状金属片，或者类似泡沫多孔的导电体，泡沫状集流器承压下会收缩。
[0008]本发明全固态电池用集流器还可以采用如下技术方案:
[0009]所述的全固态电池用集流器，其特点是:泡沫状金属片为泡沫状多孔金属片，导电体为铝、铜、钢、铁、镍、或等可导电的材料。
[0010]所述的全固态电池用集流器，其特点是:集流器为矩形或圆形，厚度为50— 200μπι。[0011 ]本发明的目的之二是提供一种具有结构简单，能够大幅度的降低集流器与活性层的接触电阻(界面阻抗)，提升电池的倍率性能，能够实现软包装全固态电池在室温的条件下无外施加的压力充放电等特点的全固态电池。
[0012]本发明全固态电池所采取的技术方案是:
[0013]一种全固态电池，其特点是:全固态电池由正极集流器、正极层、电解质层、负极层、负极集流器依次组装而成，正极集流器和负极集流器采用泡沫状金属片或者类似泡沫多孔的导电体，泡沫状集流器承压下会收缩。
[0014]本发明全固态电池还可以采用如下技术方案:
[0015]所述的全固态电池，其特点是:全固态电池的电池芯为正极集流器、正极层、电解质层、负极层、负极集流器依次组装而成的单个电池芯结构，或者多个内部串联电池芯结构。
[0016]本发明的目的之三是提供一种采用一体化压制而成的电芯，简化了软包装电池组装工艺，具有工艺简单，操作方便，产品性能优良等特点的全固态电池的制备方法。
[0017]本发明全固态电池的制备方法所采取的技术方案是:
[0018]一种全固态电池的制备方法，其特点是:全固态电池的制备过程包括:
[0019]首先，对泡沫状集流器进行预先压制，压制压力小于300MPa;
[0020]其次，将电池负极材料与集流器在电池模具中进行一体压制，压制压力为100—500MPa；
[0021]第三步，在负极侧分散固体电解质材料，压制成型，压制压力为小于300MPa;
[0022]第四步，在固体电解质侧均匀分散正极材料，并在正极材料上放置经过预压的泡沫状集流器，进行整体压制成型，压制压力为100 — 500MPa;完成全固态电池的组装。
[0023 ]本发明全固态电池的制备方法还可以采用如下技术方案:
[0024]所述的全固态电池的制备方法，其特点是:首先对泡沫状集流器进行预先压制的压制压力为100 — 200MPa。
[0025]所述的全固态电池的制备方法，其特点是:将电池负极材料与集流器在电池模具中进行一体压制的压力为300 — 400MPa。
[0026]所述的全固态电池的制备方法，其特点是:在负极侧分散固体电解质材料压制成型的压制压力为100 — 200MPa。
[0027]所述的全固态电池的制备方法，其特点是:第四步进行整体压制成型的压制压力为 300 —400MPa。
[0028]本发明的电池集流器经过预压成型后再与电池正负极复合材料压制到一起来进行全固态电池组装。
[0029]本发明具有的优点和积极效果是:
[0030]全固态电池及其集流器和制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下明显特点:
[0031]1、本发明由于在电极芯正负极端采用泡沫(多孔)金属片压制而成，这种集流器由于孔隙很多能够与正负极层完好紧密的附着在一起，保证了正负极层与集流器的电接触，相对采用不锈钢片来说能够大幅度的降低集流器与活性层的接触电阻(界面阻抗)，提升电池的倍率性能；
[0032]2、本发明采用泡沫(多孔)金属片为集流器，能够增强电芯的稳定性，防止电芯压制和组装过程中脆裂，同时使得电芯具备1.5m高度坠落后各部分不会脆裂或剥离脱落的功會K;
[0033]3、本发明由于采用泡沫(多孔)金属片为集流器，能够实现软包装全固态电池在室温的条件下无外施加的压力充放电；
[0034]4、本发明采用一体化压制而成的电芯，结构简单，简化了软包装电池组装工艺。
【附图说明】
[0035]图1是本发明泡沫(多孔)金属片集流器预压成型后结构示意图；
[0036]图2是泡沫(多孔)金属片集流器单个全固态电池结构示意图；
[0037]图3是泡沫(多孔)金属片集流器全固态电池内部串联结构示意图。
[0038]其中，1-正极集流器，2-正极层，3-电解质层，4-负极层，5-负极集流器。
【具体实施方式】
[0039]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0040]参阅附图1、图2和图3。
[0041]本实施例软包装全固态电池用集流器，包括电极芯正负极端的集流器，采用泡沫镍为例，全固态电解质为无机材料，采用硫系固态电解质。
[0042]与电极芯相接触的集流器，是一种多孔泡沫状的材料，这种孔隙在一体化压制成型时，电极层的物质能够深入嵌合到孔隙中，大幅度的增加了集流器与活性物质之间的实际接触面积，大幅度的减小表面接触的界面阻抗，而且还使得两者不易剥离脱落，实现软包室温无压力条件下充放电。
[0043]全固态软包电池用集流器及含这种集流器电池的制作过程:
[0044]选用一种合适孔隙及厚度的泡沫镍作为压制一体化电芯所用集流器的制作材料，先裁剪出一个合适尺寸泡沫镍，采用一定压力预压缩减小厚度；
[0045]提供的集流器I和5的